4. Mecanismos de Dano e Falha Guincho Hidráulico

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1 4 Mecnisos de Dno e lh Guincho Hidráulico Neste cpitulo, será presentdo o conceito de ecniso de dno, os principis ecnisos que fet s áquins de levntento e ovientção de teriis Apresent-se tbé os três ecnisos de flh considerr no exeplo deste trblho (colpso plástico por crregento excessivo, fdig e corrosão) Os ecnisos de dno são processos de deteriorção ds crcterístics icro e croestruturis, físics e ecânics dos teriis qundo estes são expostos às envoltóris de solicitções que ocorre o longo d vid útil dos equipentos e coponentes, crretndo perd progressiv de sus funções [3] Os principis ecnisos de dno e odos de flh que tu sobre s estruturs ds áquins de levntento e ovientção de teriis são: Colpso plástico por crregento excessivo dig Corrosão Erosão Corrosão-fdig lbge globl e locl Os ecnisos de dno considerdos neste estudo: fdig, colpso plástico por crregento excessivo e corrosão serão detlhdos seguir

2 46 41 enôeno de Dno por dig É principlente gerd pel propgção de u trinc té frtur totl ou prcil d peç e é cusd por u estdo de crgs vriáveis n estrutur ou peç A fdig é u processo de lterção estruturl pernente, progressivo e loclizdo, que ocorre no teril sujeito à condições que produze tensões ou deforções que vri no tepo sob for de picos e vles, e u ponto ou e vários pontos, e que pode resultr e trincs ou e frtur coplet pós u núero suficiente de vrições de crg [19] 411 enôeno de Dno por dig de eleentos se sold Pr o cálculo de fdig seguiu-se o odelo -N: o objetivo deste étodo é prever inicição de trincs por fdig sob tensões croscópics elástics, s quis ger vids longs, correlcionndo u nálise liner de tensões siplificd co grnde quntidde de ddos epíricos [20] A nálise coeç utilizndo curv de Wöhler (ou curv N), figur 41, que ostr u relção entre resistênci à fdig (N) e vid N e núero de ciclos do tipo: N A (41) Pr estir curv N e peçs de ço n usênci de resultdos experientis confiáveis, propõe-se ssuir u liite à fdig L (10 6 ) e u resistênci à fdig (10 3 ) expressos por: L (10 6 ) kkbkck? kekf 0,5 R, se R < 1400MP ou (42) L (10 6 ) kkbkck? kekf 700MP, se R 1400MP (42b) (10 3 ) k? ke0,76 R, se R < 1400MP ou (43) (10 3 ) k? ke0,67 R, se R 1400MP (43b)

3 47 Os ftores ki quntific os efeitos dos vários prâetros que lter o liite de fdig e que são denoindos d seguinte neir: k : ftor de cbento superficil kb : ftor de tnho kc : ftor de crregento k? : ftor te tepertur ke : ftor de confibilidde kf : ftor de fretge igur 41 Curv de Wöhler ou curv N A cus principl que origin u trinc por fdig é vrição ds crgs de serviço, onde coponente lternd d tensão influênci neste tipo de ecniso de dno x in te ior 2 igur 42 Exeplo de curv Tensão-Tepo[20] As curvs N obtids sobre flexão rottiv tê s 0

4 48 Pr descrever influênci d coponente édi d tensão us-se os digrs x (figur 43) A crcterístic principl ds curvs liites descrits nestes digrs é que todos os seus pontos tê es vid à fdig, e ssi ests linhs são o lugr geoétrico ds cobinções x que cus o eso dno à peç Os digrs x is conhecidos são os seguintes: Digr de Goodn: 1 ) ( + u N f (44) Digr de Gerber: 1 2 ) ( + u N f (45) Digr de oderberg: 1 ) ( + y N f (46) Digr genérico : 1 ) ( + s r N f (47) onde igur 43 Digr x

5 enôeno de Dno por dig de eleentos co sold Os códigos de projeto à fdig de estruturs soldds são bsedos nu coleção de curvs N, edids pr testes feitos e junts de tnho rel egundo API RP 579 [21], o cálculo pr verificção contr fdig de uniões soldds consider que: A fdig é provocd pels gs de tensões noinis solicitntes As tensões édis do crregento não são considerds, u vez que já existe tensões residuis trtivs ns solds, e que ests tensões são d orde do liite de escoento Pr cd detlhe de sold, API 579 fornece u resistênci à fdig Est resistênci à fdig lev e cont: As tensões residuis existentes O ftor de cbento superficil k, ssi coo o ftor de concentrção de tensões do detlhe de sold K f Cd detlhe de sold te su resistênci à fdig definid por u clsse, que é o vlor d g de tensão que lev o detlhe à fdig pós 5 x 10 6 ciclos A confibilidde dos ddos de resistênci é 97,7%, isto é, o vlor édio é igul à so do vlor ddo pr clsse co dus vezes o desvio pdrão (15% do vlor édio) U confibilidde de 99,9% pode ser conseguid usndo-se u curv de fdig pr u clsse bixo d especificd

6 50 Coeficientes pr curvs de fdig e corpos de prov solddos Clsse de old N 50 (10^6) ciclos N > 50 (10^6) ciclos A A ,5 4,25E+13 5,5 3,87E ,0 2,00E+12 5,0 1,10E ,0 1,02E+12 5,0 3,57E ,0 5,00E+11 5,0 1,03E ,0 2,50E+11 5,0 3,47E ,0 1,28E+11 5,0 1,03E+14 Tbel 41 - Coeficientes pr s curvs de fdig e corpos de prov solddos [21] 42 enôeno de Dno por Corrosão Corrosão é deteriorção de u etl por ção quíic ou eletroquíic do eio biente A deteriorção represent lterções prejudiciis indesejáveis, sofrids por u teril, presentndo-se coo perd de teril, udnçs quíics ou lterções estruturis [22] As áquins de levntento e ovientção de teriis gerlente encontr-se e bientes gressivos, tis coo: portos de ebrque e desebrque co tosfer úid e pátios de estocge de inério e tosfer co poeir U ds crcterístics destes tipos de bientes de trblho é presenç de eleentos corrosivos [12] Existe, de for gerl, dus fors de corrosão que fet este tipo de áquins: corrosão unifore e corrosão loclizd Neste estudo consider-se s vriáveis referentes à corrosão unifore Define-se corrosão unifore coo quel crcterizd pelo tque e tod superfície etálic que nté contto co o eio corrosivo co consequente diinuição hoogêne d espessur u ção é iportnte do ponto de vist de perd de teril, pois diinui espessur dos coponentes estruturis, cus diinuição d seção resistente os crregentos, podendo reduzir vid útil e gerr flhs por rupturs e uento do risco de cidentes

7 Tx de Corrosão (Tc): A tx de corrosão express perd de espessur ocorrid e u deterindo tepo A vlição corret ds txs de corrosão é de grnde iportânci n deterinção d vid útil de u equipento ou tubulção A tx de corrosão é deterind d seguinte neir: Perd de espessur por unidde de tepo: principlente usd e instlções industriis pr vlir corrosão unifore ou loclizd e equipentos, tubulções e outrs peçs utilizds e instlções industriis Perd de espessur de peso por unidde de áre n unidde de tepo: principlente usd e experiêncis relizds tnto e lbortório qunto no cpo, qundo corrosão for unifore 422 Efeito d Uidde Reltiv (UR) A influênci d uidde n ção corrosiv d tosfer é centud, pois se sbe que o ferro e tosfer de bix uidde reltiv prticente não sofre corrosão ob u uidde reltiv e torno de 60%, o processo corrosivo é lento, s ci de 70% ele é celerdo e, se lé d uidde houver tbé presenç de substâncis poluentes, velocidde de corrosão será ior [12] 423 Perd de Espessur (P e ): É deterind pel ultiplicção d tx de corrosão (T c ) e o tepo de exposição (t e ) d áquin o biente corrosivo: P T t (48) e c e

8 52 igur 44 enôeno de Dno por Corrosão 43 Colpso por Crregento Excessivo U crg extern tundo e u teril co coportento elásticoidelente plástico não pode ser uentd de for iliitd, isto é, s tensões cusds pelo crregento externo não pode exceder o vlor do liite de escoento Ao procurr-se uentr o crregento, s deforções plástics ns seções crítics irão uentr O iliitdo uento de deforção do corpo sob tensão constnte torn-o incpz de suportr qulquer créscio d crg extern, dest for o crregento externo tinge u gnitude crític chd de colpso plástico No cso de plicções onde pode ser tolerd u deforção plástic, provvelente loclizd e detlhes que lev u concentrção de tensão, é uito conservtivo considerr coo critério de flh o início de escoento Assi, é is relist considerr coo critério de flh situção onde se te u plstificção generlizd n seção crític, condição onde cpcidde de suportr crg fic esgotd Outr possibilidde é ditir u certo nível de deforção plástic no ponto is solicitdo, coo por exeplo, igul o nível d deforção de início de escoento Nest situção flh fic crcterizd por u plstificção que ocorre sobre u volue finito de teril U outr possibilidde é considerr coo critério de flh o liite de ruptur do teril, este últio critério foi o considerdo neste trblho